DE2726927B2

DE2726927B2 - Reifenprüfeinrichtung

Info

Publication number: DE2726927B2
Application number: DE2726927A
Authority: DE
Inventors: Guenther Ing.(Grad.) 6100 Darmstadt Himmler
Original assignee: Gebr Hofmann GmbH and Co KG Maschinenfabrik
Current assignee: Gebr Hofmann GmbH and Co KG Maschinenfabrik
Priority date: 1977-06-15
Filing date: 1977-06-15
Publication date: 1979-10-11
Also published as: FR2394793A1; US4160378A; GB1602700A; IT7821278A0; DE2726927A1; FR2394793B1; IT1093425B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der Reifen- und Felgenkennungswerte und/oder des Dauerfestigkeitsverhaltens von Reifen und Felgen durch Abrollen eines Rades auf einer Priiftrommel, wobei die wirksam werdenden Kräfte und/oder Momente mittels einer Meßnabe gemessen werden und die Belastung nach einem vorgegebenen Prüfprogramm abläuft

Die Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 1, bei der ein Rad auf einer Priiftrommel abrollt und die Kräfte und Momente mittels einer Meßnabe, die in der Radachse angeordnet ist, gemessen werden und bei der ein Prüfprogramm vorgegeben ist.

Es sind Reifenprüfeinrichtungen, z. B. nach der deutschen Patentanmeldung P 21 04 003 bekannt, die unter Zuhilfenahme einer Meßnabe Kräfte und/oder Momente parallel zu den Meßstegen messen. Bei diesen Reifenprüfeinrichtungen werden nur die Komponenten der Kräfte und/oder Momente, die durch den Sturz oder Schräglauf hervorgerufen werden, durch die Meßstege erfaßt.

Für die Reifen- und Felgenkennungswerle und zur Ermittlung des Dauerfestigkeitsverhaltens von Reifen und Felgen ist es jedoch notwendig, daß die Kräfte und Momente, die in der Radaufstandsfläche wirksam werden, als Grundlage zur Beurteilung herangezogen werden.

Insbesondere dann, wenn der Verlauf der Kräfte und/oder Momente für eine Prüfung vorgegeben sind und der Parameter derart geändert wird, daß der funktionsmäßige Verlauf der Prüfgröße durch Variation der Parameter gesteuert wird.

Des weiteren können sich während des Verlaufes der Prüfung die Eigenschaften des Reifens ändern. Man spricht dann von Ermüdungserscheinungen des Reifens, die eine Belastungsänderung in der Reifenaufstandsfläche hervorrufen können. In diesem Fall ist ebenfalls eine Nachregelung des Parameters notwendig, um eine gleichmäßig oder funktionell vorgegebene Belastung zu erzielen.

Prüfeinrichtungen zum Nachfahren von vorgegebenen Belastungen sind generell ebenfalls bekannt. Hierzu soll z. B. nur auf die deutschen Patentanmeldungen P 16 48 715 und P 22 17 536 verwiesen werden.

Diese Prüf- und Regeleinrichtungen enthalten aber keinen Hinweis, wie die speziellen Probleme bei Reifenprüfeinrichtungen gelöst werden sollen, die durch die zuvor dargelegten Gegebenheiten auftreten.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung der Reifen- und Felgenkennungswerte und/oder des Dauerfestigkeitsverhaltens von Reifen und Felgen aufzuzeigen, bei dem die tatsächlichen Belastungen des Reifens und/oder der Felge ermittelt und eine funktionsmäßige Prüfbelastung möglich ist.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die mittels einer Meßnabe gemessenen Kräfte und/oder Momente auf die Radaufstandsfläche transformiert und hierbei die gegenseitige Beeinflussung der Kräfte und Momente in Abhängigkeit des Schräglaufs- und/oder

des Sturzwinkels des Rades berücksichtigt werden und eine Nachregelung Ober eine Veränderung des Schräglaufwinkels β oder des Sturzwinkels α des Rades durchgeführt wird.

Nach einem bevorzugten Verfahren iäuft die Seitenkraftbelastung nach einer zeitlichen Funktion ab, wobei eine Nachregelung über den Sturz- ode. Schräglaufwinkel erfolgt.

Nach einem weiteren Verfahren Iäuft die Rückstellmomentenbelastung Mr nach einer zeitlichen Funktion ab, wobei die Nachregelung über den Schräglaufwinkel β nachgeregelt wird.

Nach einem weiteren Verfahren läuft die Sturzrnomentenbelastung Ms nach einer zeitlichen Funktion ab, wobei die Nachregelung über den Sturzwinkel α nachgeregelt wird.

Nach einem weiteren vorteilhaften Verfahren erfolgt die Nachregelung über eine Veränderung der /.npreßkraft des Rades an die Prüftrommel.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist e^:ne Parallellenkeranordnung auf, mit der ein Rad auf einer Prüftrommel geschwenkt werden kann und einen Regler, an dessen erstem Eingang ein Prüfprogrammspeicher angeschlossen ist, der die vorwählbare, zeitliche Sollbelastung eines Reifens und/oder einer Felge enthält und dessen zweiter Eingang mit einem Schaltkreis verbunden ist, der die tatsächliche Belastung eines Reifens und/oder einer Felge errechnet.

In vorteilhafter Weise wird die Schwenkbewegung mittels eines oder mehrerer Meßwertaufnehmer abgetastet.

In weiterer Ausgestaltung weist die Vorrichtung eine Steuereinrichtung auf, die von einem Regler aktiviert wird und die die Veränderung des Schräglauf-, Sturzwinkels und/oder der Anpreßkraft durchführt.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch einen Reifenprüfstand, wobei der Reifen einen Sturz aufweist;

Fig. 2 zeigt die Transformation der mit einer Meßnabe gemessenen Größen auf die Reifenaufstandsfläche als Blockschaltbild;

Fig. 3 zeigt die Seitenkraftregelung als Blockschaltbild mit dem Sturzwinkel ex. als Parameter;

F i g. 4 zeigt eine Seitenkraftregelung als Blockschaltbild mit dem Schräglaufwinkel β als Parameter;

Fig. 5 zeigt schematisch einen Reifenprüfstand, wobei der Reifen einen Schräglauf aufweist;

Fig. 6 zeigt den funktionsmäßigen Zusammenhang zwischen Seitenkraft gemessen Sgem und Seitenkraft 5 an der Radaufstandsfläche.

Eine Prüftrommel 1 ist in bekannter Weise in den Lagern 33, 34 drehbar gelagert und kann mittels eines nicht näher dargestellten Antriebes in Rotatipn versetzt werden. Gegen die Prüftrommel 1 ist ein Rad 2 bestehend aus Reifen 30 und Felge 31 angedrückt. In dem Rad 2 ist eine an sich bekannte Meßnabe 3 angeordnet, um die Reaktionskräfte während des Abrollvorganges des Rades 2 auf der Prüftrommel 1 aufzunehmen. Die Meßnabe 3 kann nach der deutschen Patentanmeldung P 21 04 003 ausgebildet sein. Es können aber auch andere Ein- oder Mehrkomponentenmeßnabenausführungen zum Einsatz kommen.

Das Rad 2 zusammen mit der Meßnabe 3 ist mittels der Parallellenkeranordnung 4 schwenkbar gelagert, so daß ein Sturz- und/oder Schräglaufwinkel eingestellt werden kann.

Die Schwenkung kann durch hydraulische, elektrische

oder mechanische Mittel erfolgen.

Die Anpressung des Rades 2 an die Prüftrommel 1 kann mittels einer Hydraulikeinrichtung 27 erfolgen. Es können aber auch andere bekannte Anpreßeinrichtungen zum Einsatz kommen.

Ein Meßwertaufnehmer 5 tastet die Schwenkbewegung ab, so daß bei einem Sturzwinke! aus der Beziehung

sin \ = c

der Schwenkwinkel <x ermittelt werden kann.

Die Ermittlung des Schräglaufwinkels β erfolgt sinngemäß, so daß hierauf nicht näher eingegangen wird.

Die Transformation der gemessenen Kräfte und Momente auf die Radaufstandsfläche erfolgt bei einem Radsturz nach folgender Beziehung.

K = K„.m ^- ti« \ - S_m._m ■ sin χ

S -- S„,.„, · cos \ + R_qem
M_K = S ■ /, - U ■ I_n

Radaufstandskraft, die senkrecht
Radaufstandsfläche wirksam ist.
Seitenkraft, die in der Ebene der Radaufstandsfläche wirksam ist.
Radaufstandskraft, die senkrecht zur Meßnabenachse wirkt.

Seitenkraft, die parallel zur Meßnabenachse wirkt.

Rückstellmoment, dessen Bezugsachse senkrecht auf der Radaufstandsfläche steht.
Sturzmoment, bezogen auf die Radaufstandsfläche.

dynamischer Rollradius.
Abstand zwischen Radmitte und Seitenkraftangriffslinie in der Radaufstandsfläche.
Absland zwischen Radmitte und Umfangskraftangriffslinie in der Radaufstandsfläche.

In F i g. 2 ist die Schaltungsanordnung zur Transformation der mittels einer Meßnabe 3 gemessenen Werte auf die Radaufstandsfläche 22 dargestellt.

Mittels der Meßnabe 3 werden die Radialkräfte Rgem und die Scitenkräfte Sgcin vorzugsweise durch Drehungsmcßstreifen gemessen und in den Meßbrücken 6 und 7 weiterverarbeitet.

Die mit dem Meßwertaufnehmer 5 ermittelten Schwenkbewegungen der Parallellenkeranordnung 4 werden in dem Speicher 8 gespeichert und einem Funktionsgenerator 9 zur Bildung von cos tx und sin « zugeleitet.

Nachfolgend erfolgen die Produktbildungen in den entsprechenden nachgeschalteten Multiplizierern 10—13 und die Weiterleitung an den Addierer 16 zur Anzeige der Seitenkraft 17 und zum Differenzbildner 14 zur Anzeige der Radialkraft 15 in der Radaufstandsliächc 22.

Die Ermittlung des Sturzmomentcs Ms und des Rückstellmomcntcs M_R erfolgt sinngemäß, so daß hierauf nicht näher eingegangen wird.

F i g. 3 zeigt einen Regelkreis für eine Radprüfeinrichtung, bei der ein Rad 2 mit einer vorgegebenen zeitlich veränderlichen Seitenkraft S(t)belastet werden soll.

Das Prüfprogramm S(l) ist in einem Speicher 18 gespeichert und wird einem Regler 19 eingegeben, dem ebenfalls die in der Schaltung 20 auf die Radaufstandsfläche 22 transformierte Seitenkraft Szugeleitet wird.

Der Regler 19 führt einen Vergleich zwischen Seitenkraftsoll- und Seitenkraftistwert durch und steuert mittels einer Einrichtung 28 über ein Leistungsteil 21 den Sturzwinkel λ.

In F i g. 4 und 5 ist ein Regelkreis und ein Prüfstand für eine Radprüfung gezeigt, bei der ein Rad 2 ebenfalls mit einer vorgegebenen zeitlich veränderlichen Seitenkraft S^belastet werden soll.

Bei dieser Prüfeinrichtung erfolgt aber die Nachregelung über den Schräglaufwinkel ß. Die von der Meßnabe

■ϊ 3 ermittelten und zum Speicher 29 geleiteten Werte müssen in diesem Fall in dem Schaltkreis 32 mit dem cosinus des mittels eines Wegaufnehmers gemessenen Winkels β in dem Multiplizierer 23 multipliziert werden und dem Regler 24 eingegeben werden, dem ebenfalls

κι vom Prüfprogramm 25 die Seitenkraftsoll werte S(t) zugeleitet werden. Der Regler 24 nimmt einen Vergleich zwischen Soll- und Istwert durch und steuert beispielsweise über ein Servosystem 26 den Schräglaufwinkel ß.

4 Bhilt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Ermittlung der Reifen- und Felgenkennungswerte und/oder des Dauerfestig- ϊ keitsverhaltens von Reifen und Felgen durch Abrollen eines Rades auf einer Prüftrommel, wobei die wirksam werdenden Kräfte und/oder Momente mittels einer Meßnabe gemessen werden und die Belastung nach einem vorgegebenen Prüfprogramm κι abläuft, dadurch gekennzeichnet, daß die mittels einer Meßnabe (3) gemessenen Kräfte und/oder Momente auf die Radaufstandsfläche (22) transformiert und hierbei die gegenseitige Beeinflussung der Kräfte und Momente in Abhängigkeit des ι ·> Schräglaufs-/? und/oder des Sturzwinkels a. des Rades (2) berücksichtigt werden und eine Nachregelung über eine Veränderung des Scnräglaufwinkels β oder des Sturzwinkels α des Rades (2) durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch !, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenkraftbelastung S nach einer zeitlichen Funktion abläuft und über den Sturz-α oder Schrägiaufwinkel β nachgeregelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- >·> zeichnet, daß die Rückstellmomentenbelastung Mr nach einer zeitlichen Funktion abläuft und über den Schräglaufwinkel β nachgei egelt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sturzmomentenbelastung Ms nach jo einer zeitlichen Funktion abläuft und über den Sturzwinkel λ nachgeregelt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Nachregelung über eine Veränderung der Anpreßkraft des Rades (2) an die r> Prüitrommel (1) erfolgt.

6. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 1, bei der ein Rad auf einer Prüftrommel abrollt und die Kräfte und Momente mittels einer Meßnabe, die in der Radachse angeordnet ist, gemessen werden und bei der ein Prüfprogramm vorgegeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rad (2) mittels einer Parallellenkeranordnung (4) auf einer Prüftrommel (1) geschwenkt werden kann und ein Regler (19, 24) vorgesehen ist, ίϊ an dessen erstem Eingang ein Prüfprogrammspeicher (18, 25) angeschlossen ist, der die vorwählbare zeitliche Sollbelastung eines Reifens (30) und/oder einer Felge (31) enthält, und dessen zweiter Eingang mit einem Schaltkreis (20, 32) verbunden ist, der die w tatsächliche Belastung eines Reifens (30) und/oder einer Felge (31) errechnet.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Meßwertaufnehmer (5) zur Ermittlung des Schräglauf- und/oder Sturzwin- τ> kels des Rades (2) vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Regler (19,24) eine Steuereinrichtung (26, 27, 28) zur Veränderung des Sturz-, Schräglaufwinkels und/oder der Anpreßkraft nach- wi geschaltet ist.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6-8, dadurch gekennzeichnet, daß dem Winkelgeber (5, 8) ein Funktionsgenerator (9) nachgeschaltet ist, dessen Ausgänge mit Multiplizie- ιτ> rein (10—13) verbunden sind und daß die Multiplizierer (10—13) weiterhin mit Meßbrücken (6, 7) in Verbindung stehen und den Multiplizierern (10— 13) Addierer (16) und Differenzbildner (14) zur Ermittlung der Radial- und Seitenkräfte in der Radaufstandsfläche (22) nachgeschaltet sind.